BioFraMe II – Maßgeschneiderte biobasierte Frameworks für heterogene Metallkatalysatoren

Bei BioFraMe handelt es sich um innovative, breit anwendbare Trägermaterialien zur Herstellung von biobasierten heterogenen Metallkatalysatoren.

Die Zusammensetzung und Eigenschaften der Trägermaterialien und die Beladung mit den gewünschten Metallen lassen sich einfach anhand der Auswahl der Startmaterialien für die geplanten Anwendungen maßschneidern. 

Herausforderung

Katalyse wird in ihrer Vielfältigkeit übergreifend als Zukunftstechnologie betrachtet und spielt als technisches Prinzip für Konversionsverfahren eine wesentliche Rolle für die Bioökonomie. Heutzutage basieren über 90 Prozent der chemischen Prozesse auf katalytischen Verfahren. Um chemische Prozesse nachhaltiger zu gestalten, nehmen biobasierte Katalysatoren zunehmend eine bedeutende Rolle ein. BioFraMe soll das Repertoire an verfügbaren Katalysatoren entscheidend erweitern und so einen Beitrag zur nachhaltigen Chemie liefern.

Ziele und Vorhaben

BioFraMes sind maßgeschneidert aus biobasierten Trägermaterialien herstellbar. Neben der Realisierung von Nachhaltigkeitsaspekten ist dadurch auch ein neues breites Spektrum an heterogenen Metallkatalysatoren zugänglich. Die Idee, biobasierte Trägermaterialien für die Herstellung von heterogenen Metallkatalysatoren zu nutzen, beruht auf der sehr guten Löslichkeit von Metallverbindungen und Metalloxiden in tiefeutektischen Mischungen (DES, Deep Eutectic Solvents) aus biogenen organischen Verbindungen. Nach Pyrolyse der Metall-DES-Mischung unter definierten Bedingungen entsteht so mittels einfacher Technologie ein aktiver heterogener Metallkatalysator. BioFraMe hat zum Ziel, heterogene Metallkatalysatoren mit verschiedenen Bio‑Trägermaterialien in Form von Testkits zu entwickeln. Dabei sollen für die vom Kunden gewünschten Anwendungen individuelle Testkits hergestellt werden. Die Miniaturisierung stellt eine Einmaligkeit dar und ist gerade für Kunden, die noch Hemmnisse in biobasierten Lösungen sehen, eine ideale Chance »grüne« Katalysatorsysteme ohne große Investition zu testen. Im Anschluss können gezielt die optimalen Katalysatoren aus den Testkits ausgesucht werden und in größeren Mengen produziert werden.

Auswirkungen

Die in BioFraMe eingesetzte Technologie eröffnet die Möglichkeit der Nutzung des ganzen Spektrums an Metallen für den Einsatz in der heterogenen Katalyse − geträgert auf den neuartigen Bio‑Trägermaterialien. Dadurch wird ein definiertes Set an verschiedensten heterogenen Katalysatoren und somit ein ganz neuer Katalysatorraum zugänglich, womit nicht nur Edelmetalle als heterogene Metallkatalysatoren für die Synthese zur Verfügung stehen.

Schematische Darstellung der Herstellung von BioFraMe als biobasiertem Katalysatorträger. Dabei dienen DES aus biobasierten Quellen als Lösungsmittel für die Metalle und als Ausgangsmaterialien für die Bio Trägermaterialien. Nach Pyrolyse der DES-Metall-Mischung entstehen die biobasiert geträgerten Metallkatalysatoren, kurz BioFraMes, in einem Schritt.
© Fraunhofer IGB
Schematische Darstellung der Herstellung von BioFraMe als biobasiertem Katalysatorträger. Dabei dienen DES aus biobasierten Quellen als Lösungsmittel für die Metalle und als Ausgangsmaterialien für die Bio Trägermaterialien. Nach Pyrolyse der DES-Metall-Mischung entstehen die biobasiert geträgerten Metallkatalysatoren, kurz BioFraMes, in einem Schritt.

Projektinformationen

Projekttitel

BioFraMe II – Maßgeschneiderte biobasierte Frameworks für heterogene Metallkatalysatoren

 

Projektlaufzeit

März 2021 – Februar 2023

 

Projektpartner

  • Institut für Nichtklassische Chemie e.V. (INC), Universität Leipzig

Förderung

Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts »BioFraMe«, Förderkennzeichen 031B1091A.